ARMでの関数呼び出し（ABI）調査

C言語から呼び出し可能なアセンブラコードを作成するために、C言語の関数がどのようにコンパイルされるか、ディスアセンブルしてみた。

テスト用に作成したCのソースコードは以下。

u8
add1(u8 a, u8 b)
{
  u8 sum = a + b;
  return sum;
}

u8
add2(u8 a, u8 b, u8 c, u8 d, u8 e, u8 f, u8 g)
{
  u8 sum = a + b + c + d + e + f + g;
  return sum;
}

u32
add3(u32 a, u32 b)
{
  u32 sum = a + b;
  return sum;
}

上記Cのコードをディスアセンブリした結果は以下。

test.o:     ファイル形式 elf32-littlearm

セクション .text の逆アセンブル:

00000000 add1:
 0:   e1a0c00d        mov     ip, sp
 4:   e92dd800        stmdb   sp!, {fp, ip, lr, pc}
 8:   e24cb004        sub     fp, ip, #4      ; 0x4
 c:   e24dd004        sub     sp, sp, #4      ; 0x4
10:   e1a03000        mov     r3, r0
14:   e1a02001        mov     r2, r1
18:   e54b300d        strb    r3, [fp, #-13]
1c:   e1a03002        mov     r3, r2
20:   e54b300e        strb    r3, [fp, #-14]
24:   e55b200d        ldrb    r2, [fp, #-13]
28:   e55b300e        ldrb    r3, [fp, #-14]
2c:   e0823003        add     r3, r2, r3
30:   e54b300f        strb    r3, [fp, #-15]
34:   e55b300f        ldrb    r3, [fp, #-15]
38:   e1a00003        mov     r0, r3
3c:   e89da808        ldmia   sp, {r3, fp, sp, pc}

00000040 add2:
40:   e1a0c00d        mov     ip, sp
44:   e92dd830        stmdb   sp!, {r4, r5, fp, ip, lr, pc}
48:   e24cb004        sub     fp, ip, #4      ; 0x4
4c:   e24dd008        sub     sp, sp, #8      ; 0x8
50:   e1a0c003        mov     ip, r3
54:   e59be004        ldr     lr, [fp, #4]
58:   e59b4008        ldr     r4, [fp, #8]
5c:   e59b500c        ldr     r5, [fp, #12]
60:   e1a03000        mov     r3, r0
64:   e54b3015        strb    r3, [fp, #-21]
68:   e1a03001        mov     r3, r1
6c:   e54b3016        strb    r3, [fp, #-22]
70:   e1a03002        mov     r3, r2
74:   e54b3017        strb    r3, [fp, #-23]
78:   e1a0300c        mov     r3, ip
7c:   e54b3018        strb    r3, [fp, #-24]
80:   e1a0300e        mov     r3, lr
84:   e54b3019        strb    r3, [fp, #-25]
88:   e1a03004        mov     r3, r4
8c:   e54b301a        strb    r3, [fp, #-26]
90:   e1a03005        mov     r3, r5
94:   e54b301b        strb    r3, [fp, #-27]
98:   e55b2015        ldrb    r2, [fp, #-21]
9c:   e55b3016        ldrb    r3, [fp, #-22]
a0:   e0823003        add     r3, r2, r3
a4:   e1a02003        mov     r2, r3
a8:   e55b3017        ldrb    r3, [fp, #-23]
ac:   e0823003        add     r3, r2, r3
b0:   e1a02003        mov     r2, r3
b4:   e55b3018        ldrb    r3, [fp, #-24]
b8:   e0823003        add     r3, r2, r3
bc:   e1a02003        mov     r2, r3
c0:   e55b3019        ldrb    r3, [fp, #-25]
c4:   e0823003        add     r3, r2, r3
c8:   e1a02003        mov     r2, r3
cc:   e55b301a        ldrb    r3, [fp, #-26]
d0:   e0823003        add     r3, r2, r3
d4:   e1a02003        mov     r2, r3
d8:   e55b301b        ldrb    r3, [fp, #-27]
d8:   e55b301b        ldrb    r3, [fp, #-27]
dc:   e0823003        add     r3, r2, r3
e0:   e54b301c        strb    r3, [fp, #-28]
e4:   e55b301c        ldrb    r3, [fp, #-28]
e8:   e1a00003        mov     r0, r3
ec:   e24bd014        sub     sp, fp, #20     ; 0x14
f0:   e89da830        ldmia   sp, {r4, r5, fp, sp, pc}

000000f4 add3:
f4:   e1a0c00d        mov     ip, sp
f8:   e92dd800        stmdb   sp!, {fp, ip, lr, pc}
fc:   e24cb004        sub     fp, ip, #4      ; 0x4
100:   e24dd00c        sub     sp, sp, #12     ; 0xc
104:   e50b0010        str     r0, [fp, #-16]
108:   e50b1014        str     r1, [fp, #-20]
10c:   e51b2010        ldr     r2, [fp, #-16]
110:   e51b3014        ldr     r3, [fp, #-20]
114:   e0823003        add     r3, r2, r3
118:   e50b3018        str     r3, [fp, #-24]
11c:   e51b3018        ldr     r3, [fp, #-24]
120:   e1a00003        mov     r0, r3
124:   e24bd00c        sub     sp, fp, #12     ; 0xc
128:   e89da800        ldmia   sp, {fp, sp, pc}

Flash2Advance Ultra (2GB) の解析：その１

先日のブログでフラッシュ種別の判別方法について記載したが、現在所有しているFlash2Advance Ultra 2Gで試してみた。

手順としては以下の通り。

• アドレス 0x0930ECA8 に 0x5354 を write
  
• アドレス 0x0802468A に 0x1234 を write （× 500回）
• アドレス 0x0800ECA8 に 0x5354 を write
• アドレス 0x0802468A に 0x5354 を write
• アドレス 0x0802468A に 0x5678 を write （× 500回）
• アドレス 0x0930ECA8 に 0x5354 を write
• アドレス 0x0802468A に 0x5354 を write
• アドレス 0x08ECA800 に 0x5678 を write
• アドレス 0x080268A0 に 0x1234 を write
• アドレス 0x0802468A に 0xABCD を write （× 500回）
• アドレス 0x0930ECA8 に 0x5354 を write
• アドレス 0x0930ECA8 に 0x5354 を write
• アドレス 0x09E2468A に 0x9413 を write
• アドレス 0x08000000 に 0x0090 を write

以上で、FlashメモリがIDモード(?)に移行する。
移行後、以下のアドレスにアクセスすることでベンダIDとプロダクトIDが取得できるみたい。

• ベンダID(0x08000000) ： 0x0089
• プロダクトID(0x08000004) ： 0x880D

また、IDモードに移行する前と移行した後での、メモリ空間ダンプ結果は以下の通り。

■移行前■

0x08000000 : 2E 00 00 EA 24 FF AE 51  69 9A A2 21 3D 84 82 0A
0x08000010 : 84 E4 09 AD 11 24 8B 98  C0 81 7F 21 A3 52 BE 19

■移行後■

0x08000000 : 89 00 00 EA 0D 88 AE 51  01 00 A2 21 01 00 82 0A
0x08000010 : 89 00 09 AD CF BF 8B 98  01 00 7F 21 01 00 BE 19

まだ、フラッシュの書き込み・消去方法等は分かっていないが、とりあえず今日はここまで‥‥


参考リンク

GBATEK和訳：http://meraman.dip.jp/index.php?M3DSS_GBATEK_GBA

Flash種別の判別方法（GBA FLinkerの解析）

F2A Ultra 2Gの制御(リード/ライト)を行うプログラムを作成しようと思案中。
そのために、カートリッジのフラッシュをどのように判別・アクセスをするのかを調査してみる。

FLinkerというツールにおいて、GBAのフラッシュやマジコン系のフラッシュへアクセスするソースコードが公開されているので、内容を確認してみた。

フラッシュ種別の判別

• カートリッジの先頭アドレス(0x08000000)に0x90を書き込む
• カートリッジの先頭アドレスを読み出す。読み出した値により‥‥
• 0x00 → Hudson Cartridge
• 0x2e → 一般的なROM
• 0x89 → Intelのフラッシュ（具体的なデバイス種別は、他の方法で判別する）
• 0xb0 → Sharpのフラッシュ

上記のように、デバイス種別の判別にはデバイスごとに異なる様子。
F2A Ultraにどのようなデバイスが搭載されているのかわからないことにはどうしようも無いな‥‥


参考リンク
FLinker：http://www.devrs.com/gba/software.php#misc

GBAのcartかmbか動的に判断する方法

GBAでは、カートリッジ（cart）から起動する方法とブートケーブル（mb）から起動する方法がある。
（ちなみに、mbは"Multi Boot"の頭文字）

2つの方法で、起動時のアドレスが異なる。（cart : 0x08000000, mb : 0x02000000）
これを利用してプログラムで起動モードに合わせて動的に処理を変更するプログラムが書ける。

.arm        @ARMモードの場合。THUMBモードの場合はこれではダメ
    movs    r0, pc, lsl #5
    bcs     cart_proc
    b       mb_proc

cart_proc:
    @ cart起動時の処理

mb_proc:
    @ mb起動時の処理

ロジックは、プログラムの通りだが、

• プログラムカウンタ（PC）を5ビット左シフトして、
• キャリーが発生した場合は、cart起動
• キャリーが発生しなかった場合は、mb起動

と判断すれば良い。（分かり易くするため、ブランチ命令をムダに使ってます‥）


devkitARMでも同様な処理をしているが、こちらはTHUMBモードで動作させているので、
アセンブラの書き方は異なっている。
THUMBモードはまだ良く分かっていないので、今回はARMモードでプログラム作成。

devkitARMのcrt解析

GBAでプログラミングを行うにあたり、crtファイルでどのような処理を行えば良いか調べる。
そのために、devkitProで公開されているdevkitARM(GBA等のARMプロセッサ用の開発ツールキット)のcrtがどのような処理を行っているか、ソースコードを追いかけてみる。

1. GBAヘッダを定義 → GBAでは、ROMの先頭に所定のヘッダデータが必要
2. IMEレジスタに、"割り込み可”を設定
3. CPUモードの"IRQモード”および”SYSモード”のスタックポインタを設定
4. .text領域の開始アドレスをチェック（CARTかMBかをチェックするため）
5. CARTの場合は、EWRAMをゼロクリア
6. .bbs領域をゼロクリア
7. .data領域を、ROMからRAM（IWRAM）にコピー
8. libcの初期化コードを実行
9. ユーザプログラム(main関数)へジャンプ
   

3.で設定されるスタックポインタの値は、

• IRQモード → 0x03007FA0
• SYSモード → 0x03007F00

となっている。スタックサイズとしてこれで十分なのだろうか‥‥？


参考ページ

• devkitPro ‥ GBAやDS等用の開発キットを提供しているプロジェクト
• ARMメモ ‥ ARMプロセッサのデータシート和訳